全工况流动式架桥机行走同步控制关键技术研究

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全工况流动式架桥机是集提、运、架功能于一体的新型高铁架桥设备,其操作简便、使用灵活、安全性高,在高速铁路桥梁的架设作业中被广泛采用。流动式架桥机的行走驱动系统分为前车驱动和后车驱动两部分,前车与后车通过主梁连接。由于液压元件容积效率、轮胎压扁量和管路连接长度不同等原因,当系统控制不当时,出现架桥机前后车驱动不同步现象,导致主梁、车架等结构受力,不仅降低了整车的动力输出,增加了整车功率损耗,更加剧了架桥机主梁结构的受力,不利于架桥机的长期稳定使用。本文针对架桥机前后车行走驱动的同步控制问题而展开研究。首先,通过分析流动式架桥机的结构、功能、行走驱动液压系统组成、主要液压元件的控制特性及整车电控系统的技术特点并对比不同行走驱动同步控制策略的优劣性,确定出一种基于压力闭环的架桥机前后车行走驱动同步控制策略,仿真及实验结果表明:该控制策略有效解决了由液压系统结构参数不同所导致的架桥机前后车行走驱动不同步问题。其次,为提高系统同步控制精度和控制稳定性,在压力闭环同步控制策略的基础上研究了两种控制结构:传统PID和模糊PID。分析其结构组成、实现过程及控制性能。再次,为降低外界干扰因素对压力传感器输出信号的干扰,提高控制系统的稳定性,本文提出一种基于最小二乘法的滤波以及曲线拟合的方法,并分析其理论结构组成,完成了其程序实现过程。最后,通过现场实验,获取并分析了流动式架桥机在不同行驶工况、不同控制结构下的前后车驱动压力状态。分析结果表明:应用压力闭环同步控制策略后,架桥机前后车驱动不同步问题得以有效解决,且与传统PID控制结构相比,基于模糊PID控制结构的压力闭环同步控制策略的控制误差更小,快速性更高,稳定性更好,且能够更好的解决架桥机前后车行走驱动的同步控制问题。
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